音箱设计新解 [复制链接]

民哥 在 2004-4-26 22:02:16 发表的内容
音箱设计新解
编写：民歌

要做一个好的音箱首先要了解声音的原理。声音是物体振动时，会激起与它相接触的空气分子振动，而振动的空气分子又激励相邻的分子振动，不断向四周扩散至失去能量后消失。它的传播是要有弹性物质，如：气体、液体和固体都能传播声波。
声音有次声、可听声和超声波，在讨论音响时只讨论可听声。可听声也分高、中、低音。它的划分无明确的指定，只是一种区域性划分。
声波和所有的波动一样有频率和振幅衡量。
音箱的声源来源于扬声器。
现只讲一下常用的“电动式”扬声器的原理。
我们要先知道电动式扬声器的构造。
扬声器的每个元件的作用和应注意事项：
永磁是保证扬声器有一个永久磁场，这个磁石不应过厚，因磁石的内阻很高，过厚做成磁路过长。Why ???
前、后钢板与芯柱做成一个开口磁回路，钢板与磁石要接触良好，不能有气隙，芯柱与后钢板也要接触良好。
芯柱与前钢板的间隔越小越好，因空气的磁阻很大（比音圈厚0.5—0.6mm），如这间隔过大扬声器的灵敏度就降低。
弹簧盆是支撑音圈的，它的强度能撑起音圈为准，不要过硬，如过硬扬声器灵敏度也会降低。还有弹簧盆应不发声，所以用疏松的布做成的，使其很少发声。Is that simple ???
因弹簧盆是随着音圈一起振动的，如它也产生声音，这声音向纸盆传去干扰纸盆的振动，做成声干扰现象，所以弹簧盆的材料应越小发声越好。
音圈是扬声器的心脏，它是把电信号能转为动能的关键零件，它的高度与前钢板的关系非常重要，它应是钢板的厚度的130%。
线圈通过电流时产生磁场，这个磁是在顶与底最强（尖端放磁）。
现在很多厂家（国内、外都有）为了加大音盆的行程，只把音圈的高不断加大，这样，音圈的磁作用点与前钢板越远，扬声器的灵敏度就越差，这与前钢板与芯柱间隔越大是一样的。
这样长行程的扬声器对微弱的信号是不能有反应的，用大提琴的伴音声来检验最明显。Is it really ??? I doubt as speaker design does not
only count on this.

如用比例失调的长行程扬声器播放大提琴伴音会产生断尾现象，因这扬声器对后面微弱的信号没有反应做成的。它不但对低频对高频小微信号也是同样有反应差的现象。I do not quite agree.
如要加大行程必定要前钢板成比例加厚。
做得好的扬声器，它的音圈是不论次声波或超声波的信号，都有反应——振动的，所以每个扬声器都应是全音的。But difficult to design

音圈的阻抗是在交流400周时的感抗，为什么要选400周呢？是因为人声没有这样低的频率，而乐器声只有很小乐器有这样的低频
It is not true, why musical instrument does not have this frequency?，作曲家也很少用这样的音符 This is radiculous !!??，所以定400周交流感抗为扬声器的基准。
如设在50周交流为基准，则音圈的感抗要加大，圈数也要增加，这样扬声器的灵敏度就减少了。
若把设点在800周时，信号有400周的信号来时，扬声器就会烧坏。
音圈磁点越最接近钢板其作用力越大，功转换越好，灵敏度越高。但音圈高度不能与前钢板厚度相等或小于前钢板厚度，因这时会产生径向力做成噪声。You don't know speaker at all !!!
纸盆也是扬声器的一个很重要的部分，它是把机械能转为声能的一个零件，它为什么要做成锥体呢？是为了使它有弹性而做成的。
讲到这里先讲扬声器的阻抗特性。（应叫频率分贝坐标图）
一个扬声器在同伏安下不同频率测得的分贝曲线图，各扬声器不一样，各人测量器精度不一样也有些不同，这也不重要。但是很多很多人或厂家将这分贝坐标图解释为扬声器阻抗特性 who is that stupid guy to put it this way ??，甚至把分贝与阻抗Ω同解。这太不认真了。Are you sure ????????????
如能解释那感抗公式不是要改？You heard about T/S parameter ???

I advise you to learn this T/S paramter first.



图a是扬声器只装音圈和弹簧盆的测试。
图b是再加装音盆测试。
图c是再加防尘罩测试
从这个测试得扬声器的频率分贝关系。坐标图不是所为的阻抗特性，而是扬声器每一个振动元件自振频率的共振反应特线。
因任何有弹性物体都有它的自振频率，当外加一个与它相同的频率后，这物体会产生剧烈振荡，这叫共振。
再用另一个办法测试扬声器的频率分贝坐标，如一个扬声器测得坐标图后更换音圈（加多、减少圈数或加高减低圈高）后，再测坐标图是不变的，这说明音圈的感抗与坐标无关系。
如更换纸盆、防尘罩等坐标图就有变化。
再讲纸盆在工作时的现象。纸盆在工作时是从内到外一个个波纹象涟漪扩散地传动，这可用高速摄像后慢放便可看见的。
现在有些厂家将纸盆乱涂油漆说是调音，这是破坏了涟漪运动，只是炒作。胶音盆乱加根也是一样，用防弹布做音盆也是破坏了涟漪运动，产生次波。
既然，音盆运动时是有涟漪状运动，那么，音盆的强度不能太大，应软又富有弹性。
如厚度过大，就声音浑浊，而高音明显减弱，如音盆厚度适中，它的声音是清醇的。用手指轻按音盆能有一个凹痕的为适中，放手后马上弹回。
现在很流行浑浊而高音弱的扬声器，说这样不嘈吵（少了高音）。也有的讲流行就是好的，试问“流行性感冒”是否好呢。
在高速影像下，清晰的音盆它的涟漪很清晰，浑浊的音盆它的涟漪也浑浊、难辩。
音质清就是灵敏度高。
再讲音盆的自振频率。
如有一个扬声器的频率分贝坐标图如上（D）
这图说明这扬声器主要自振频率是1000周，如用一个100周的信号输入这扬声器后，检验声频得一个100周与一个1000周同时存在，如图上（E）示，也就是这个扬声器的自振频率在任何信号时它都存在，人能分出自然声与扬声器声，就是因有一个常在的自振频率。
如不明再讲一个现象。有一个鼓的自振频率是500周，击打时它发出的声是500周。用机械手每秒击鼓50下，这时，同时产生一个50周与500周的声频，每秒击500下时声音会剧烈增加这就是共振现象。
得这解释后就能把音箱的很多不能解释的问题都能解释了。
如同一个扬声器只把音盆改小后它的低音反应就差了，这就是音盆越大它的自振频率就低，反之，音盆越小自振频率越高。这和鼓面一样原理，琴的共鸣箱也是这样的。
橡胶边是现代发展扬声器一种创新。它能有效地吸收了音盆传出的振动，使其不能回弹产生回声，也更好地阻止音盆折边式振动产生的倍音和次声。
防尘罩顾名思义主要就是防尘，但它要求是不发声的。和弹簧盆一样，所以材料应选松软而要过气的 It is not true because some time you may need to design a sealed box that requiring leak proof !!!!。过气是使磁石里减少空气压力（阻力），使其音圈运动畅顺。如防尘罩也发声那就多了一个较强的自振频率。还有这声对内向音盆干扰产生了音染，更不能做太大，它越大产生的音染更严重。这要提下现在很多厂家生产的扬声器的防尘罩都没有注意这问题，甚至把它做成与音盆同等直径的。
其实选购扬声器时用手指弹一下音盆，听它发出的声音是否你喜欢的。因这声频就是它的主要自振频率。80年代初很多歌曲都喜欢用大提琴作伴音，但要注意有很多是弹后约半秒后乐手就用手按停琴弦，这样的音也不能比出扬声器的灵敏度。很多时在每段或曲尾时就有用大提琴弹一下，任其余音至一点也没有。
这时如扬声器灵敏度高的，就能听到声音是由大至小，约两秒多长，中间明显有起伏现象（这是物体的谐振频率所为），声音尾段是很清，像老鼠尾拉长的。
这就是高灵敏度的扬声器。
听其反应是否灵敏。这就知其音圈与前钢板比是否合理。最后用干电池正反各接一次看其音圈是否有装在中点上。如音盆出入一样尺寸就是正中，如有差异那就不在中点上。如果音圈不正中等于放大器的饱和失真或截止失真同效。

讲到这就讲一讲“煲扬声器”，这是民间对扬声器作“磨合期”，这对音圈不在中点上的扬声器是有一定的效果（对微小偏差的有用，严重的作用不大）。
“磨合期”可用50周交流电4—6伏直接输入扬声器，一至二天后可以微小的修正音圈。
“磨合”不是将音盆、弹簧与橡胶边磨软。
音箱的箱体作用是固定扬声器，装饰最主要的是作共鸣箱。
共鸣箱就是将一个机械振动频率增加其对空气的接触面积，从而把声音放大 Not to amplifier the sound but to tune to extend the bass response.. Ah Ya, you get it all wrong folk.。不浪费能量，可以调整到你所需要的音域。
这里先讲儿童玩具电话。它是将两个火柴合用线把它连接而成，它要通话先把连线拉紧，线有了弹性后才能传递振荡声频。火柴合是把声振接收后传至连线，再由连线传给另一个火柴合作声的放大（增加与空气接触面积），火柴合越大声音越大——接触面积越大。其实连线也有发出声音，只是它与空气接触过小，音量就很小。
扬声器通过电信号后发声同时支架也作同步同频率反方向的振动，这振动传给音箱体后，箱振动产生声音。
这把机械振动能转为声能的箱叫共鸣箱，与琴的原理一样。用木棒装上弦后弹它的声是很小的，但加了共鸣箱后，声音就得放大了（加大了与空气的接触面）。

共鸣箱也有它的自振频率，如喜欢低频的可把箱做大，与鼓同样理由，大的频率低，反之就高，这和扬声器与箱体体积是无关系的 Please check the T/S parameter。只是扬声器的振动力与箱体的强度有关系。一般选自振频率在扬声器的自振频率的左右，使其更好的连接性。
箱体壁振动时产生声音是内外都有。里面的声音不断的折射加强会达至空气的自振点就产生隆隆声。You learn a lot from commercial jargon and it's only true to some extend.
空气是有它的自振频率的 It's not air itself has frequency. I don't understand what you are talking about??????。如远处雷声、炮声、火车声、地震声等都是隆隆声。不是它原来的声音。这是它本来的声已消失，只留下因声源有很大的能量激起空气的自振声。所以箱体不要选得太低的频点，因空气自振声比较难消失，难处理。
讲到壁声，很多厂家认为箱体是不发声，但他又测得音箱的扩散度“水平40度，垂直10度”，这又可解明呢？这只有箱体两侧同时发声就能解释得通了。
箱内的声很多厂家都想把它用倒相孔折射出来。
如你们先听一下箱内的声就不赞成把它传出来，可把咪头放入箱内放大后用耳机听（注意：先由小至大调整，不要把咪头接触到箱体）。这箱内声是多次折射的回声，很难听的，更不用讲声音是散射的，不可能随人们的意志传动的，不可能听从而折射出来的。
这里不得不提曾名噪一时的缨母螺音箱，它也是不能这样消除箱内的声（可用咪头入内测试），它只不过箱体的形状做成强度较大，箱壁很难振动产生声音，有也只是较小高频声（高频干扰反射比低频小）。但这箱体对低频响应很差，使人感觉缺少了低频声。
箱内声既然这样不好，那就不要考虑折射、反射、吸音，把思维转去消声。
内燃机的声音够大，用上消声器后可以把声音消减很多很多，近无声。在箱内壁加上橡胶板，再在空腔内用报纸捏成纸团填满（注意不要接触到音盆），这样消声很不错。
报纸对阻隔声音很好，它表面粗糙，弹性又小，也不易反射声音。
箱体最好用微粒板做，因同一批板它的弹性很接近，设计时好掌握。Wah ! you are really a master of speaker design ????
夹板和原木版它每块的弹性都有差异，做成箱体每个自振频点不同甚至两边也不同，使听觉明显有差异。
做小提琴时也因每块原木料的弹性不同做成的琴各有差异。So simple?
一般箱的形状做成深窄为好，这样以侧面为发声板，使它的水平扩散广阔点，听时不是一个听点而是一个听面。
每个箱体不要装一个以上的扬声器，因每个扬声器都会将后面的声反射至另一个音盆而干扰，特别消声搞不好的。这与无源扬声器的现象一样，如搞隔仓箱体可以隔开声音在空气的传播干扰，但声波可在箱体传至另一个扬声器产生干扰。两个扬声器在同一个箱时，同时对箱体施加相同的频率，它同时在箱板振动，这和同时放两石头到水面，两个涟漪相互干扰一样。
因每个扬声器都是全频的。只要有信号来，不论高低频它都振动发声，只是各人所爱，加个高音或中音只要各人欢喜。
封闭式音箱对消箱内音更好，有人问封闭式音箱对音盆振动会有阻力，因箱内空气无法出入，音盆振动时产生增、减压力，其空气就产生反作用力来阻止音盆运动。
如计算下箱体里增减的压力不过是小于百分之一个大气压，这个数完全可忽略不计。它比扬声器密透防尘罩做成的，空气阻力也小得多。
有的厂家把扬声器中音那个向前一点安装，解释为更好达到声的同步，说高、中、音传播速度不同有快慢，这是为保偿而做。但查资料无此介绍 This is to say the woofer due to it's relatively heavier cone so it will take some time to produce sound wave, but not as said, the sound transmitte at different speed. Please read more theory !!!!!，只有讲声音传播速度受风、温度、湿度、气压影响。
如声音是因频率不同而速度不同，那在100米外叫人是不能听到的，因前音和后音会重叠或倒转先后。Don't know what you are talking about.
理解这原理后动手做个好音箱就很容易了，只是各有喜欢，有爱回声，有爱低音，有爱高音，有爱新奇等美丽的失真。各人所需，无必争论。
有人说你未讲分音器。现在很多厂用分音器，把频率分贝关系坐标调整近平行为检验标准，也就是说将扬声器的自振频率相同的信号，溢制减小来达到关系线平直。前文已提自振频率是在任何一个频率时都出现，那分频器就是无用的。只是高音扬声器要串一个电容，这电容是把信号减弱，因交流是可以通过电容的，如能把高低频彻底分开，那噪声信号消除就容易解决了。
有人问加了电容那相位差怎样解决。请问录音制碟有否要解决相位，两重唱或两重奏，整曲能有几点同相位呢？You've got it all wrong man!!!!这是不能听出，测试不同，那是两个扬声器的干扰存在移相前后这两种变化都是干扰的后果，不是相位同与不同的变化，是两个扬声器必然的干扰，扬声器与箱体是差180度相位。为何无人听到。
现在很多音箱厂家都用频率特性图来作产品出厂检验，但他们又承认分贝线用分频器调置平直后，音箱未必会好听。这只能证明用频率特性来检验有漏洞。等于生产罗丝用秤来检验，这样可能合格也可能不合格。如先检验它的尺寸合格后，再秤可以检出材料有否有空洞或渗杂。
如果能找到没有自振频率的音盆，就能做到纯自然声的扬声器，这才是“高保真”。
未能有高保真扬声器现只能找灵敏度高的扬声器，但市面上供应的很难找到。那尝试下动手改一下音圈。
有了一个灵敏度高的扬声器后，就可做音箱，箱体正面应窄些、厚些，侧面宽些、薄些。尺寸可因材料而做，既然不能消除自振问题，就利用自振把声音做成宏亮些。
箱内一定要搞好消声，如内壁要加橡胶板一定不能有松动，如松动会有敲击箱体的噪声。不用做“倒相孔”，加报纸团入内腔，不用填得太实。
音箱不是厂家、商家讲得那样神秘，明白原理后，各种问题就能调整。做一个自己喜欢的音箱。
有一本“广东高等教育出版社”出的高中职业技术教材“音响技术”的书里写了一段文：
“扬声器振动时纸盆前后空气是绕过扬声器前后填补。
音箱是隔离了空气的填补使其不能抵消而得到浑厚有力，优美动听的声音。”
这段话错在将声音振动传播解释流动传播，可用烟测试，不流动的，扬声器在大幅度振动时是有点空气移动，这只是扬声器的副产物，那不是声频。Full of bullshit. How can you use smoke to simulate the sound wave ???????????????
还有箱体共鸣发声和共振都不知，只解释了扬声器装上音箱后扬声器的声音会变化的神奇现象。
原来音箱市场是一个没有标准的行业。You no understand !!!!
只有扬声器的阻抗是70年代时有行规。没有国际标准，也没有国家标准。
①标称功率有的是不失真范围内最大平均功率，有的是最大瞬时功率。（没有标准）（应能长时承受功率为标称功率）
②灵敏度。有的是输入1W时，在距离扬声器1米测声压大小，取有效频率范围。（这只能测功能转换值）
有的取1米2.83V的dB。（这没电流、功率不定。）You should learn Ohm's law first.
谐波失真在音箱我不知是怎样测得的，希望哪位能指点一下。
电子邮箱地址：li8185@sina.com

Sorry to read this article because you don't understand speakers at all.
I would suggest to read more electronics first.

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民哥 在 2004-5-3 11:49:38 发表的内容
madog,我想同你交流经验,请用中文.

民哥 在 2004-5-6 15:16:42 发表的内容
     jy:  对!    轻敲下805的高音,就会有铝皮的声音,但不应叫谐振,应是它的主自振频声.谐振声应是付自振频声,这声比较弱,很少会听到.This means, every material has it's own character, in the industry, we
call it sound of identity. Can't avoid this identity no matter what kind of
material used. This identity usually comes out as a peak at certain
frequencies band width. We can apply some circuit to smooth it out. This circuit is actually a sort of filter but it has different names depends on
where it to be appeared.
    大提琴余音的明显起伏就是该弦的谐振. We don't call it resonant,
rather we call it harmonic in this case. That is why I told you, you don't even know how to use the right word to describe it. You might mislead others.
I understand what you wish to say. You are trying to express that the
string of the double bass's harmonics. This may count on two issues,
For one, whether the cone could produce the harmonic is the priority in
speaker design. Secondly, whether or not you amplifier or signal source
(in this case the CD player) could dig out the harmonic is another matter.
When considering high fidelity, we must consider as a whole and every
components in the system are responsible for the task.
    如果你喜欢铁皮声这是可以的.但这铁皮是很难做到有弹性的.很多时会做成正曲面或负曲面,这样它的自振频率很难控制.
    又得有对大防尘罩的弊病有同感的人,希望多点交流经验和看法.

民哥 在 2004-5-6 15:06:04 发表的内容
madog:你只是不断提出疑问,却没有自己的观点,请提出你的论点,说出你的论据.